馬崇振

（長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410012）

我國(guó)是最大的鐵礦石消費(fèi)國(guó)，除國(guó)內(nèi)礦山大量開(kāi)采外，每年仍需從澳大利亞、南美等地進(jìn)口大量鐵礦石。 世界鐵礦資源經(jīng)過(guò)數(shù)十年大規(guī)模開(kāi)采，高品質(zhì)資源已寥寥無(wú)幾，鐵礦資源整體呈現(xiàn)貧、細(xì)、雜的特點(diǎn)。 對(duì)低品質(zhì)、高雜質(zhì)鐵礦資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用顯得尤其重要［1］。

眾所周知，鐵精礦中硫含量超標(biāo)會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)冶煉工序及質(zhì)量。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，鐵精礦中硫含量每增加0.1%，高爐冶煉焦比增加5%［2］。 磁黃鐵礦磁性、比重與磁鐵礦相似，裸露于空氣中易氧化，導(dǎo)致其可浮性很差，磁鐵礦和磁黃鐵礦的高效分離成為重要的研究方向之一［3］，也取得了一定成果［4-9］。

本文以國(guó)外某高硫鐵礦為研究對(duì)象，根據(jù)礦石特性，采用階段磨礦-階段磁選進(jìn)行鐵礦石提鐵，獲得高硫鐵粗精礦，進(jìn)而使用反浮選脫硫工藝，進(jìn)一步提鐵降雜，以期獲得高品質(zhì)鐵精礦。

1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)樣品為國(guó)外某磁鐵礦石（以下簡(jiǎn)稱原礦），原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1，鐵物相分析結(jié)果見(jiàn)表2，硫物相分析結(jié)果見(jiàn)表3。 從表1 ～3 可以看出：原礦中主要成分為Fe、SiO2和Al2O3。 原礦中硅酸鐵中鐵為不可利用鐵；碳酸鐵及赤褐鐵礦中鐵屬于難回收鐵；磁黃鐵礦及黃鐵礦中鐵均為硫化鐵；硫化鐵中硫是有害雜質(zhì)，需去除。

表1 原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

表2 鐵物相分析結(jié)果

表3 硫物相分析結(jié)果

2 試驗(yàn)方法

根據(jù)前期“磁選-浮選”工藝試驗(yàn)和“浮選-磁選”工藝試驗(yàn)等多方案探索，初步認(rèn)定先磁選后浮選流程用于該磁鐵礦的提鐵降硫分選效果較好。 根據(jù)原礦工藝礦物學(xué)性質(zhì)與特點(diǎn)，借鑒國(guó)內(nèi)外磁鐵礦脫硫選礦生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，初步確定選礦原則流程為：磨礦-濕式磁選-反浮選，原則流程見(jiàn)圖1。

圖1 試驗(yàn)原則流程

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 磨礦-磁選試驗(yàn)

3.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦設(shè)備為Φ200 mm×300 mm 圓筒型棒磨機(jī)，每批試驗(yàn)樣品質(zhì)量1 000 g，磨礦濃度70%；磁選設(shè)備為CRIMMΦ400-300 電磁式圓筒磁選機(jī)，給礦濃度25%，圓筒轉(zhuǎn)速25 r／min。 進(jìn)行了二段磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖2，結(jié)果見(jiàn)表4。 由表4 可知，磨礦細(xì)度對(duì)選別指標(biāo)有一定影響，隨著二段磨礦細(xì)度增加，磁精礦鐵品位從61.23%升高到66.50%；磨礦細(xì)度達(dá)到-0.038 mm 粒級(jí)占80%以后，鐵品位及回收率變化不明顯。 考慮到磨礦成本，確定二段磨礦細(xì)度為-0.038 mm粒級(jí)占80%。

圖2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程

表4 二段磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

3.1.2 磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

按圖2 所示流程，在二段磨礦細(xì)度-0.038 mm 粒級(jí)占80%條件下，進(jìn)行了二段磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5。 由表5 可知，隨著二段磁場(chǎng)強(qiáng)度增加，磁精礦產(chǎn)率從38.13%升高到41.42%，鐵品位從66.50%降低到64.76%；精礦中硫含量受磁場(chǎng)強(qiáng)度影響不明顯?？紤]到設(shè)備加工成本和原礦適應(yīng)性，初步確定二段弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.12 T。

表5 二段磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

3.2 浮選試驗(yàn)

影響浮選的因素主要有調(diào)整劑、捕收劑、抑制劑和活化劑等，本次試驗(yàn)主要探索粗選調(diào)整劑、捕收劑、抑制劑和活化劑用量對(duì)分選指標(biāo)的影響。 以二段磨礦-二段磁選所得精礦作為浮選給礦進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)備為實(shí)驗(yàn)室型浮選機(jī)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3。 其中調(diào)整劑CD的主要官能團(tuán)為—SO42-，捕收劑GP-2 為組合藥劑，其主要官能團(tuán)為二者均為長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司自主開(kāi)發(fā)的藥劑。

圖3 浮選試驗(yàn)流程

3.2.1 調(diào)整劑CD 用量試驗(yàn)

按圖3 所示流程，在活化劑硫酸銅用量300 g／t、捕收劑GP-2 用量800 g／t、抑制劑硅酸鈉用量300 g／t、起泡劑3＃油用量4 g／t 條件下，進(jìn)行了調(diào)整劑CD 用量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表6。 從表6 可以看出，CD 用量1 000 g／t 時(shí)，精礦中硫含量可降至較低水平，繼續(xù)增加CD 用量，精礦中硫含量降低不明顯。 綜合考慮，選擇CD 用量1 000 g／t。

表6 調(diào)整劑CD 用量試驗(yàn)結(jié)果

3.2.2 捕收劑GP-2 用量試驗(yàn)

CD 用量1 000 g／t，其他條件不變，進(jìn)行了捕收劑GP-2 用量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表7。 從表7 可以看出，GP-2用量從600 g／t 增加至800 g／t 時(shí)，精礦中硫含量增加幅度較大。 本次浮選主要目的是脫硫，選擇捕收劑GP-2 用量600 g／t。

表7 捕收劑GP-2 用量試驗(yàn)結(jié)果

3.2.3 抑制劑用量試驗(yàn)

捕收劑GP-2 用量600 g／t，其他條件不變，進(jìn)行了抑制劑硅酸鈉用量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表8。 從表8 可以看出，硅酸鈉用量200 g／t 時(shí)，精礦中硫含量可以降至較低水平，之后繼續(xù)增加硅酸鈉用量，精礦中硫含量有增加趨勢(shì)。 綜合考慮，選擇硅酸鈉用量200 g／t。

表8 抑制劑硅酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

3.2.4 活化劑用量試驗(yàn)

硅酸鈉用量200 g／t，其他條件不變，進(jìn)行了活化劑硫酸銅用量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表9。 從表9 可以看出，硫酸銅用量從300 g／t 增加至400 g／t 時(shí)，精礦中硫含量增加幅度較大。 本次浮選主要目的是脫硫，選擇硫酸銅用量300 g／t。

表9 活化劑硫酸銅用量試驗(yàn)結(jié)果

3.3 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室小型閉路試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖4，結(jié)果見(jiàn)表10。 采用階段磨礦-階段磁選、磁選精礦反浮選脫硫工藝流程，可獲得產(chǎn)率34.02%、鐵品位67.09%、鐵回收率69.80%、硫含量0.047%的鐵精礦產(chǎn)品。

圖4 閉路試驗(yàn)流程

表10 閉路試驗(yàn)結(jié)果

3.4 產(chǎn)品質(zhì)量分析

鐵精礦主要成分分析結(jié)果見(jiàn)表11。 由表11 可知，鐵精礦中主要成分為Fe 和SiO2，有害雜質(zhì)硫和磷含量很低，屬于品質(zhì)較高的鐵精礦產(chǎn)品。

表11 鐵精礦主要成分分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

4 結(jié) 語(yǔ)

1） 原礦屬于含硫高的鐵礦。 原礦主要有用礦物為磁鐵礦，伴生有少量赤褐鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦等礦物；主要脈石礦物為石英、鐵質(zhì)硅酸鹽。

2） 影響該礦石回收的主要因素有三，一是原礦中磁鐵礦和磁黃鐵礦嵌布粒度很細(xì)，磨礦細(xì)度-0.038 mm粒級(jí)占80%左右時(shí)，磁黃鐵礦和磁鐵礦方能達(dá)到理想的解離度；二是磁黃鐵礦和磁鐵礦磁性相近，僅依靠磁選很難將其分離；三是磁黃鐵礦磁性強(qiáng)，可浮性差，僅采用常規(guī)捕收劑很難達(dá)到有效降硫的目的。

3） 全流程試驗(yàn)采用階段磨礦-階段磁選進(jìn)行拋尾，得到鐵粗精礦，進(jìn)而采用“一粗三精三掃”反浮選流程進(jìn)行脫硫，最終可獲得產(chǎn)率34.02%、鐵品位67.09%、鐵回收率69.80%、含硫0.047%的鐵精礦。